زلزله‌های کوچک روی خطرناک‌ترین گسل ایران
مهدی زارع
زلزله‌های بامداد یکشنبه سوم بهمن (با بزرگای 4.4) و دوشنبه 4 بهمن 1400 (با بزرگای 4.3 ) در تبریز موجب وحشت و نگرانی مردم تبریز شد و این سؤال مهم را نزد افکار عمومی مطرح کرد که «آیا زلزله‌های کوچک رخ‌داده می‌توانند پیش‌لرزه یک زمین‌لرزه شدید بعدی باشند؟». در سراسر جهان، احتمال اینکه یک زلزله در مدت هفت روز به یک زلزله بزرگ منجر شود، حدود 20 درصد است. درباره زلزله‌های ایران با توجه به آمار 15 سال اخیر رخدادها، در حدود 25 درصد موارد برای زلزله‌های با بزرگای پنج به بالا چنین شده است. به این معنی که در حدود یک‌چهارم از موارد قبل از رخداد زلزله‌ای با بزرگای بزرگ‌تر از پنج، زلزله‌ای کوچک‌تر، در حدود یک هفته منجر به روز رخداد آن زلزله با بزرگای کمتر در همان محدوده مکانی رخ داده که می‌توان آن را پیش‌لرزه در نظر گرفت. به زبان دیگر تقریبا 75 درصد احتمال دارد که هر زمین‌لرزه‌ای پیش‌لرزه نباشد. پیش‌بینی دقیق زلزله، به‌ویژه از نظر زمان رخداد، هنوز یک چالش بزرگ برای دانشمندان است. لرزش ناگهانی و شدید زمین‌لرزه‌های بزرگ می‌تواند باعث آسیب جدی به زیرساخت‌ها و تلفات جانی شود. مدل‌های پیش‌بینی با استفاده از الگوهای لرزه‌خیزی پیش‌سازهای زلزله ایجاد شده است.
پوسته زمین یک تکه سنگ صاف و منفرد نیست، بلکه از بخش‌های شکسته زیادی تشکیل شده است که به آنها ورقه‌ها می‌گویند. اینها به آرامی حرکت می‌کنند و با سرعت چند میلی‌متر یا چند سانتی‌متر در سال از کنار یکدیگر می‌گذرند. اصطکاک و بافت سنگی نامنظم پوسته زمین اغلب باعث می‌شود که آنها در مقابل یکدیگر قرار بگیرند و برای مدتی گیر کنند. این باعث ایجاد مقادیر زیادی انرژی کرنشی می‌شود و هنگامی که ورقه در نهایت دوباره حرکت می‌کند، این انرژی ذخیره‌شده در یک گسیختگی ناگهانی آزاد می‌شود و پوسته اطراف را تکان می‌دهد و یک زلزله ایجاد می‌کند. شبکه‌های پیچیده‌ای از شکستگی‌ها و گسل‌ها از طریق پوسته از مرزهای صفحه پخش می‌شوند. در اینجا، انرژی کرنشی نیز می‌تواند با فشار آهسته سنگ‌ها و کشیده‌شدن به اطراف ایجاد شود و در نهایت باعث ایجاد زمین‌لرزه‌هایی در مرز ورقه اصلی می‌شود، زیرا انرژی در زمان حرکت در امتداد خطوط گسل آزاد می‌شود. ماهیت زمین‌لرزه‌ها، پیش‌بینی آنها را به‌طور ذاتی سخت می‌کند. هیچ زمین‌لرزه‌ای مشابه زمین‌لرزه دیگری نیست، زیرا در عمق پوسته، میزان انرژی آزادشده و واکنش سنگ‌های اطراف آن متفاوت است. دانشمندان بزرگای زمین‌لرزه را با اندازه‌گیری امواج لرزه‌ای اندازه‌گیری می‌کنند: انرژی آزادشده از زمین‌لرزه به‌صورت امواج در پوسته و همچنین به‌سوی مرکز زمین حرکت می‌کند و این ارتعاشات امواج لرزه‌ای را می‌توان در سراسر جهان اندازه‌گیری کرد. پیش‌بینی زلزله برای سال‌ها چالشی برای جامعه ژئوفیزیک بوده است. هنگامی که یک زمین‌لرزه بزرگ رخ می‌دهد، بسیاری از مردم می‌دانند که پس از آن یک‌سری زمین‌لرزه‌های کوچک‌تر به نام پس‌لرزه‌ها شناخته می‌شود. این نوع خوشه‌بندی زلزله بسیار رایج است، اما افراد کمتری می‌دانند که خوشه‌هایی از زلزله قبل از یک زلزله بزرگ نیز وجود دارد که به‌عنوان پیش‌لرزه زلزله عمل می‌کنند. قبل از یک زلزله بزرگ، در منطقه‌ای که در آن زمین‌لرزه رخ می‌دهد، ممکن است یک توالی از زلزله‌های کوچک‌تر رخ دهد. این خوشه‌بندی از زمین‌لرزه‌های پیش‌فرض می‌تواند در چند هفته، چند ماه یا چند سال قبل از زلزله بزرگ رخ دهد. هرچه زلزله آتی بزرگ‌تر باشد، پیش‌لرزه‌ها بزرگ‌تر خواهند بود و مدت‌زمان طولانی‌تر و مساحت پهنه رخداد پیش‌سازها بیشتر می‌شود. این پدیده به‌عنوان «افزایش اندازه پیش‌رونده» شناخته می‌شود. برای مدل‌سازی میان‌مدت و درازمدت، به روش EEPAS فرض می‌کنند که هر زلزله ممکن است پیش‌لرزه‌ای از یک زلزله بزرگ‌تر باشد. در ایران دانشجوی سابق دکتری نگارنده در پژوهشگاه زلزله، آقای دکتر «مجید میبدیان» مدل یادشده را برای پیش‌بینی زلزله‌ها در ناحیه زاگرس ایران توسعه داد و با موفقیت آزمود و در سال 1393 با موفقیت از تز دکتری خود در زمینه پیش‌بینی زلزله دفاع کرد. نسخه‌های مدل برای داده‌های زلزله از سراسر جهان، از جمله کالیفرنیا، یونان و ژاپن استفاده شده است. ازآنجایی‌که این مدل به پیش‌بینی چندین سال آینده نیاز دارد، هیچ داده زلزله اولیه برای واردکردن مدل برای این دوره وجود ندارد. «کامل‌بودن» اطلاعات زمین‌لرزه پیش از وقوع به بزرگای زلزله بزرگ و طول زمان تأخیر، قبل از وقوع یک زلزله بزرگ‌تر، بستگی دارد. این مدل دو جزء اصلی دارد: یک جزء ثابت با زمان و یک جزء متغیر با زمان. ترکیبی از این دو روش بهترین نتایج را برای پیش‌بینی‌ها در یک بازه زمانی فراهم می‌کند. مدل توسعه‌یافته با تأخیر زمانی تا 12 سال (قبل از یک زلزله مهم بعدی) جواب خوبی نشان می‌دهد. ژئوفیزیک‌دانان از شبیه‌سازهای عددی زلزله برای ایجاد داده‌های مصنوعی زلزله نیز استفاده می‌کنند که امکان مطالعه عمیق بسیاری از سناریوهای مختلف زلزله را فراهم می‌کند. این کاری است که چند سالی است با محدودشدن امکانات و تعطیلی فرصت پژوهش در زمینه «پیش‌بینی زلزله» امکان آن از ما دریغ شده است؛ اما اکنون به‌سرعت در حال پیگیری راه‌اندازی سامانه‌ای برای بررسی نظام‌مند خوشه‌های لرزه‌ای هستیم. تشکیل خوشه‌های پیش‌لرزه یک مورد خاص از یک پدیده عمومی‌تر -افزایش اندازه پیش‌لرزه‌ها- هستند. برای بررسی پدیده افزایش اندازه پیش‌لرزه‌ها، که در آن خوشه‌بندی پیش‌لرزه‌های زلزله نشان‌دهنده یک زلزله بزرگ آینده است، از داده‌های زلزله مصنوعی نیز استفاده می‌شود.
زلزله‌های بامداد یکشنبه سوم بهمن (با بزرگای 4.4) و دوشنبه 4 بهمن 1400 (با بزرگای 4.3 ) در تبریز موجب وحشت و نگرانی مردم تبریز شد و این سؤال مهم را نزد افکار عمومی مطرح کرد که «آیا زلزله‌های کوچک رخ‌داده می‌توانند پیش‌لرزه یک زمین‌لرزه شدید بعدی باشند؟». در سراسر جهان، احتمال اینکه یک زلزله در مدت هفت روز به یک زلزله بزرگ منجر شود، حدود 20 درصد است. درباره زلزله‌های ایران با توجه به آمار 15 سال اخیر رخدادها، در حدود 25 درصد موارد برای زلزله‌های با بزرگای پنج به بالا چنین شده است. به این معنی که در حدود یک‌چهارم از موارد قبل از رخداد زلزله‌ای با بزرگای بزرگ‌تر از پنج، زلزله‌ای کوچک‌تر، در حدود یک هفته منجر به روز رخداد آن زلزله با بزرگای کمتر در همان محدوده مکانی رخ داده که می‌توان آن را پیش‌لرزه در نظر گرفت. به زبان دیگر تقریبا 75 درصد احتمال دارد که هر زمین‌لرزه‌ای پیش‌لرزه نباشد. پیش‌بینی دقیق زلزله، به‌ویژه از نظر زمان رخداد، هنوز یک چالش بزرگ برای دانشمندان است. لرزش ناگهانی و شدید زمین‌لرزه‌های بزرگ می‌تواند باعث آسیب جدی به زیرساخت‌ها و تلفات جانی شود. مدل‌های پیش‌بینی با استفاده از الگوهای لرزه‌خیزی پیش‌سازهای زلزله ایجاد شده است.
پوسته زمین یک تکه سنگ صاف و منفرد نیست، بلکه از بخش‌های شکسته زیادی تشکیل شده است که به آنها ورقه‌ها می‌گویند. اینها به آرامی حرکت می‌کنند و با سرعت چند میلی‌متر یا چند سانتی‌متر در سال از کنار یکدیگر می‌گذرند. اصطکاک و بافت سنگی نامنظم پوسته زمین اغلب باعث می‌شود که آنها در مقابل یکدیگر قرار بگیرند و برای مدتی گیر کنند. این باعث ایجاد مقادیر زیادی انرژی کرنشی می‌شود و هنگامی که ورقه در نهایت دوباره حرکت می‌کند، این انرژی ذخیره‌شده در یک گسیختگی ناگهانی آزاد می‌شود و پوسته اطراف را تکان می‌دهد و یک زلزله ایجاد می‌کند. شبکه‌های پیچیده‌ای از شکستگی‌ها و گسل‌ها از طریق پوسته از مرزهای صفحه پخش می‌شوند. در اینجا، انرژی کرنشی نیز می‌تواند با فشار آهسته سنگ‌ها و کشیده‌شدن به اطراف ایجاد شود و در نهایت باعث ایجاد زمین‌لرزه‌هایی در مرز ورقه اصلی می‌شود، زیرا انرژی در زمان حرکت در امتداد خطوط گسل آزاد می‌شود. ماهیت زمین‌لرزه‌ها، پیش‌بینی آنها را به‌طور ذاتی سخت می‌کند. هیچ زمین‌لرزه‌ای مشابه زمین‌لرزه دیگری نیست، زیرا در عمق پوسته، میزان انرژی آزادشده و واکنش سنگ‌های اطراف آن متفاوت است. دانشمندان بزرگای زمین‌لرزه را با اندازه‌گیری امواج لرزه‌ای اندازه‌گیری می‌کنند: انرژی آزادشده از زمین‌لرزه به‌صورت امواج در پوسته و همچنین به‌سوی مرکز زمین حرکت می‌کند و این ارتعاشات امواج لرزه‌ای را می‌توان در سراسر جهان اندازه‌گیری کرد. پیش‌بینی زلزله برای سال‌ها چالشی برای جامعه ژئوفیزیک بوده است. هنگامی که یک زمین‌لرزه بزرگ رخ می‌دهد، بسیاری از مردم می‌دانند که پس از آن یک‌سری زمین‌لرزه‌های کوچک‌تر به نام پس‌لرزه‌ها شناخته می‌شود. این نوع خوشه‌بندی زلزله بسیار رایج است، اما افراد کمتری می‌دانند که خوشه‌هایی از زلزله قبل از یک زلزله بزرگ نیز وجود دارد که به‌عنوان پیش‌لرزه زلزله عمل می‌کنند. قبل از یک زلزله بزرگ، در منطقه‌ای که در آن زمین‌لرزه رخ می‌دهد، ممکن است یک توالی از زلزله‌های کوچک‌تر رخ دهد. این خوشه‌بندی از زمین‌لرزه‌های پیش‌فرض می‌تواند در چند هفته، چند ماه یا چند سال قبل از زلزله بزرگ رخ دهد. هرچه زلزله آتی بزرگ‌تر باشد، پیش‌لرزه‌ها بزرگ‌تر خواهند بود و مدت‌زمان طولانی‌تر و مساحت پهنه رخداد پیش‌سازها بیشتر می‌شود. این پدیده به‌عنوان «افزایش اندازه پیش‌رونده» شناخته می‌شود. برای مدل‌سازی میان‌مدت و درازمدت، به روش EEPAS فرض می‌کنند که هر زلزله ممکن است پیش‌لرزه‌ای از یک زلزله بزرگ‌تر باشد. در ایران دانشجوی سابق دکتری نگارنده در پژوهشگاه زلزله، آقای دکتر «مجید میبدیان» مدل یادشده را برای پیش‌بینی زلزله‌ها در ناحیه زاگرس ایران توسعه داد و با موفقیت آزمود و در سال 1393 با موفقیت از تز دکتری خود در زمینه پیش‌بینی زلزله دفاع کرد. نسخه‌های مدل برای داده‌های زلزله از سراسر جهان، از جمله کالیفرنیا، یونان و ژاپن استفاده شده است. ازآنجایی‌که این مدل به پیش‌بینی چندین سال آینده نیاز دارد، هیچ داده زلزله اولیه برای واردکردن مدل برای این دوره وجود ندارد. «کامل‌بودن» اطلاعات زمین‌لرزه پیش از وقوع به بزرگای زلزله بزرگ و طول زمان تأخیر، قبل از وقوع یک زلزله بزرگ‌تر، بستگی دارد. این مدل دو جزء اصلی دارد: یک جزء ثابت با زمان و یک جزء متغیر با زمان. ترکیبی از این دو روش بهترین نتایج را برای پیش‌بینی‌ها در یک بازه زمانی فراهم می‌کند. مدل توسعه‌یافته با تأخیر زمانی تا 12 سال (قبل از یک زلزله مهم بعدی) جواب خوبی نشان می‌دهد. ژئوفیزیک‌دانان از شبیه‌سازهای عددی زلزله برای ایجاد داده‌های مصنوعی زلزله نیز استفاده می‌کنند که امکان مطالعه عمیق بسیاری از سناریوهای مختلف زلزله را فراهم می‌کند. این کاری است که چند سالی است با محدودشدن امکانات و تعطیلی فرصت پژوهش در زمینه «پیش‌بینی زلزله» امکان آن از ما دریغ شده است؛ اما اکنون به‌سرعت در حال پیگیری راه‌اندازی سامانه‌ای برای بررسی نظام‌مند خوشه‌های لرزه‌ای هستیم. تشکیل خوشه‌های پیش‌لرزه یک مورد خاص از یک پدیده عمومی‌تر -افزایش اندازه پیش‌لرزه‌ها- هستند. برای بررسی پدیده افزایش اندازه پیش‌لرزه‌ها، که در آن خوشه‌بندی پیش‌لرزه‌های زلزله نشان‌دهنده یک زلزله بزرگ آینده است، از داده‌های زلزله مصنوعی نیز استفاده می‌شود.